CN106007665B

CN106007665B - 一种增强工业瓷球强度的方法

Info

Publication number: CN106007665B
Application number: CN201610358855.0A
Authority: CN
Inventors: 罗德平; 朱陵辉; 叶继云
Original assignee: Jiangxi Weilong Collaborative Innovation Co Ltd
Current assignee: JIANGXI PINGXIANG LONGFA ENTERPRISE Co.,Ltd.
Priority date: 2016-05-27
Filing date: 2016-05-27
Publication date: 2018-05-25
Anticipated expiration: 2036-05-27
Also published as: CN106007665A

Abstract

本发明公开了一种增强工业瓷球强度的方法，所述工业瓷球从内到外依次包括种子料、母料和面料，种子料的原材料包括的组份及重量百分比是：王仙石40～72%、宜春生料15～33%、郴州泥10～20%、宜春洗泥5～15%；母料的原材料包括的组份及重量百分比是：王仙石50～60%、宜春生料12～25%、郴州泥15～25%、宜春洗泥5～15%、碗瓷粉1～8%；面料的原材料包括的组份及重量百分比是：王仙石35～70%、宜春生料15～35%、半山泥10～20%、黑泥5～15%；本发明制得的工业瓷球不易出现剥离和分层等现象，可有效地增加工业瓷球的抗压强度，跌落试验破损率低，能满足出口标准要求。

Description

一种增强工业瓷球强度的方法

技术领域

本发明涉及工业瓷球制作技术领域，尤其是涉及一种增强工业瓷球强度的方法。

背景技术

在石油化工行业多使用高、中、低铝的填料瓷球，而研磨性的瓷球一般是高铝瓷球。瓷球加工过程，一般是原料加工后，有三种制作方法：湿法成型、干法成型、搪球。湿法成型需要人工太多，产量少而逐渐取消，而生产φ3mm-φ30mm:如模具、压机产量的问题，基本被干粉搪球取代。

随着日益出口量加大，国内与国外要求相差较大，原工业瓷球行标：HG/T3683.1-2014(表)里记录的瓷球，检验项目有抗压强度、耐温度急变等，目前的瓷球公司生产都能达标，但出口瓷球新增的执行标准（表）跌落试验中：就是取样瓷球从6米高度掉落在20mm厚的钢板上的所要求达到的破损率。无论瓷球含铝量多少都必须达到出口检验要求，在出口的主要订单中，含铝量在18-20%量大。按照传统制作方法，生产的中、低铝瓷球，跌落试验中，φ19mm的瓷球破损率达到了25-30%，而φ30mm瓷球破损率达到了40-60%，φ3mm-φ6mm的瓷球抗压强度仅0.2KN,无法满足国外的检验标准。

在搪球制作工艺中，在搪制高铝瓷球（Al₂O₃≥75%）中，由于使用了氧化铝粉原料，粘土少，原料塑性变化少，制作出来结构紧密，烧成后强度高，基本达到跌落试验和抗压强度。普通工业瓷球，即中、低铝球，煅烧氧化铝粉用量低，大都是靠粘土、高铝土等本身含铝量来达到。粘土的收缩率较大，干燥、烧成收缩也大，即易造成内外分层现象。

经过显微观察，发现瓷球断面，存在细微分层现象，达不到结构紧密，强度达标的要求。分析得出，瓷球生产中，干燥收缩内外不均匀、不同步，烧成收缩内外不均引起应力差，是导致细微分层现象的主要原因，使瓷球性能降低，因此很难达到出口瓷球的执行标准。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中工业瓷球存在的不足，提供一种收缩均匀、结构紧密、抗压强度高、烧成后不分层的增强工业瓷球强度的方法。

本发明要解决的技术问题所采取的技术方案是：一种增强工业瓷球强度的方法，所述工业瓷球从内到外依次包括种子料、母料和面料，所述种子料的原材料包括的组份及重量百分比是：王仙石40～72%、宜春生料15～33%、郴州泥10～20%、宜春洗泥5～15%；所述母料的原材料包括的组份及重量百分比是：王仙石50～60%、宜春生料12～25%、郴州泥15～25%、宜春洗泥5～15%、碗瓷粉1～8%；所述面料的原材料包括的组份及重量百分比是：王仙石35～70%、宜春生料15～35%、半山泥10～20%、黑泥5～15%；其增强方法包括以下步骤：a、将种子料、母料和面料的原材料包括的组份分别混合均匀制得种子料、母料和面料的原材料；b、将种子料的原材料放入搪球机中，搪制成φ1-1.5mm的种子料； c、再将母料的原材料加入搪球机中，直到瓷球厚度达到产品要求的直径的54-58%为止；d、最后加入面料的原材料，直到搪制成需要的产品尺寸即成半成品；e、将半成品放入窑炉中保温烧制、处理后即为工业瓷球成品。

进一步地，在步骤a和步骤b之间，在搪球机中加入等重量种子料的原材料和母料的原材料的混合后进行搪制，形成过渡层。

进一步地，所述过渡层的厚度为0.5-1mm。

进一步地，所述窑炉烧制温度为1200-1350℃。

本发明的有益效果：与现有技术相比， 1、通过对工业瓷球内外结构配比不同的原材料使得工业瓷球结构内外收缩均匀、同步，不会引起应力差，不会出现分层现象；2、有效地增加工业瓷球的抗压强度，跌落试验破损率低，满足出口标准要求；3、通过加入过渡层使不同的原材料之间形成很好的烧结融合，不易出现剥离等现象。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面根据结合具体实施例来进一步详细描述本发明。

实施例一

所述工业瓷球从内到外依次包括种子料、母料和面料，所述种子料的原材料包括的组份及重量百分比是：王仙石42%、宜春生料23%、郴州泥20%、宜春洗泥15%；所述母料的原材料包括的组份及重量百分比是：王仙石50%、宜春生料25%、郴州泥15%、宜春洗泥10%、碗瓷粉5%；所述面料的原材料包括的组份及重量百分比是：王仙石35%、宜春生料35%、半山泥20%、黑泥10%；其制作方法包括以下步骤：a、将种子料、母料和面料的原材料加工处理后分别混合均匀制得种子料、母料、面料的原材料，加工处理包括去杂、粉碎、筛选等工艺；b、将种子料的原材料放入搪球机中，搪制成φ1.5mm的种子料；c、再将母料的原材料加入搪球机中，直到瓷球厚度达到产品要求的直径的54%为止；d、最后加入面料的原材料，直到搪制成需要的产品尺寸即成半成品；e、将半成品放入窑炉中在1200℃保温烧制2-3小时、冷却处理后即为工业瓷球成品。

实施例二

所述工业瓷球从内到外依次包括种子料、母料和面料，所述种子料的原材料包括的组份及重量百分比是：王仙石40%、宜春生料33%、郴州泥11%、宜春洗泥14%；所述母料的原材料包括的组份及重量百分比是：王仙石55%、宜春生料12%、郴州泥18%、宜春洗泥14%、碗瓷粉1%；所述面料的原材料包括的组份及重量百分比是：王仙石45%、宜春生料25%、半山泥15%、黑泥15%；其制作方法包括以下步骤：a、将种子料、母料和面料的原材料加工处理后分别混合均匀制得种子料、母料、面料的原材料，加工处理包括去杂、粉碎、筛选等工艺；b、将种子料的原材料放入搪球机中，搪制成φ1.2mm的种子料；c、再将母料的原材料加入搪球机中，直到瓷球厚度达到产品要求的直径的58%为止；d、最后加入面料的原材料，直到搪制成需要的产品尺寸即成半成品；e、将半成品放入窑炉中在1280℃保温2-3小时烧制、冷却处理后即为工业瓷球成品。

实施例三

所述工业瓷球从内到外依次包括种子料、母料、面料，所述种子料的原材料包括的组份及重量百分比是：王仙石70%、宜春生料15%、郴州泥10%、宜春洗泥5%；所述母料的原材料包括的组份及重量百分比是：王仙石60%、宜春生料12%、郴州泥15%、宜春洗泥5%、碗瓷粉8%；所述面料的原材料包括的组份及重量百分比是：王仙石70%、宜春生料15%、半山泥10%、黑泥5%；其制作方法包括以下步骤：a、将上述各部分的原材料加工处理后分别混合均匀制得种子料、母料、面料的原材料，加工处理包括去杂、粉碎、筛选等工艺；b、将种子料的原材料放入搪球机中，搪制成φ1.1mm的种子料；c、再将母料的原材料加入搪球机中，直到瓷球厚度达到产品要求的直径的55%为止；d、最后加入面料的原材料，直到搪制成需要的产品尺寸即成半成品；e、将半成品放入窑炉中在1350℃保温1-2小时烧制、冷却处理后即为工业瓷球成品。

另外，与上述两实施例不同的是：在步骤a和步骤b之间，在搪球机中加入等重量种子料的原材料和母料的原材料的混合后进行搪制，形成过渡层，所述过渡层的厚度为0.5-1mm。

上述原材料可从以下地区获得：王仙石产自湖南醴陵市浦口乡王仙村出产的一种热稳定性高，收缩小的瓷石，可以提高瓷球的高温烧结热稳定性，使瓷球烧结后圆整光滑。宜春洗泥即为江西省宜春市上高出产的高岭土（主要含66.7%的二氧化硅和23.5%的氧化铝），加入宜春洗泥不仅可提高面料的强度，而且可提高面料充型能力。郴州泥产自湖南郴州，宜春洗泥产自江西宜春上高，碗瓷粉产自江西萍乡湘东，半山泥产自江西萍乡南坑镇，黑泥产自湖南郴州的一种塑性好的泥料。

根据本发明背景技术中所述，在研制配方时，通过提高瘠性料含量以降低收缩率，发现使用王仙石（瓷石）原矿石，打粉后加入，效果还好。针对这一结果，重新试验，本试验的目的是使瓷球搪制后干燥收缩内外一致，使之结构紧密，并且保证烧成后产品不分层。

历来搪制瓷球时，一直是使用一种干燥后的粉料，现试验搪球时使用2种或3种粉料，通过调制原料配方，研制出2-3种干燥收缩率不同，烧成收缩相符的配比，烧成温度相同。经最后测定各料的总收缩分别为：种子料9%，母料（里子料）12%，面料14.6%；而干燥收缩分别为：种子料为3%，母料为3.8%，面料为4.3%，搪制瓷球，由内到外分成了3层（种子球、母球、面子球）种子球φ1mm-φ1.5mm，母球（里子球）根据瓷球成品大小来定，如：φ13mm瓷球即搪到φ7mm左右，φ19mm瓷球即搪到φ11mm左右，φ25mm瓷球即搪到φ14mm左右，φ30mm瓷球即搪到φ17mm左右，一般为成品瓷球54-58%的厚度。最后加面料搪到产品需要的尺寸范围。另外，经反复搪制试验，在搪制过程中又增加了种料与母料过滤层处理工艺。即2种料等量相同，添入搪球机内，覆盖球面0.5-1mm，形成过渡层，能够使不同的原料之间形成很好的烧结融合，不易出现剥离等现象。

经批量生产后，含铝量为20%的产品瓷球，跌落破损试验结果为：φ3mm-φ19mm为0%，即产品合格率为100%；φ25mm为0-4%；φ30mm为0-6%，达到了国外新的检验标准。抗压强度测定结果为：φ3mm达到0.7-0.9KN/颗；φ6mm达到0.92-1.2KN/颗；φ9mm达到3.5KN/颗；φ19mm达到7KN/颗以上；φ25mm达到10KN/颗，符合新标准要求，耐温度急变达到了800℃而不剥落，应用范围更为广泛。

以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照具体实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求保护的范围中。

Claims

1.一种增强工业瓷球强度的方法，其特征在于：所述工业瓷球从内到外依次包括种子料、母料和面料，所述种子料各组份重量百分比之和为100%，所述种子料的原材料包括的组份及重量百分比是：王仙石40～72%、宜春生料15～33%、郴州泥10～20%、宜春洗泥5～15%；所述母料的原材料包括的组份及重量百分比是：王仙石50～60%、宜春生料12～25%、郴州泥15～25%、宜春洗泥5～15%、碗瓷粉1～8%；所述面料的原材料包括的组份及重量百分比是：王仙石35～70%、宜春生料15～35%、半山泥10～20%、黑泥5～15%；其增强方法包括以下步骤：a、将上述各部分的原材料包括的组份分别混合均匀制得种子料、母料和面料的原材料；b、将混合后的种子料的原材料放入搪球机中，搪制成φ1-1.5mm的种子料； c、再将母料的原材料加入搪球机中，直到瓷球厚度达到产品要求的直径的54-58%为止；d、最后加入面料的原材料，直到搪制成需要的产品尺寸即成半成品；e、将半成品放入窑炉中保温烧制、处理后即为工业瓷球成品。

2.根据权利要求1所述的一种增强工业瓷球强度的方法，其特征在于：在步骤a和步骤b之间，在搪球机中加入等量种子料原材料和母料原材料的混合物进行搪制，形成过渡层。

3.根据权利要求2所述的一种增强工业瓷球强度的方法，其特征在于：所述过渡层的厚度为0.5-1mm。

4.根据权利要求1所述的一种增强工业瓷球强度的方法，其特征在于：所述窑炉烧制温度为1200-1350℃。